Токарный резец: какие бывают, виды, шлифовка, заточка

Конструктивные элементы токарного резца

Основная часть токарного инструмента имеет примерно такую ​​же компоновку и конфигурацию основных деталей. В основном они отличаются геометрией режущей части, что связано с функциональным назначением определенного вида режущего инструмента.

Кроме того, существует несколько технологий сочленения держателя и режущей части, от которых зависит базовая конструкция токарных инструментов. Тем не менее, все модели имеют примерно одинаковый набор рабочих плоскостей и поверхностей режущей головки, участвующих в процессе резания.

Помимо основных, непосредственно реализующих процесс съема припуска, к ним также относятся элементы, отвечающие за направленное снятие снимаемого слоя металла, образование и отламывание стружки и т д. На рисунке ниже представлены классические элементы съема припуска фрезы и их расположение на режущей части.

Одной из особенностей токарной обработки является то, что горизонтальное продольное перемещение режущего инструмента может осуществляться в двух направлениях: от шпинделя (справа) и к нему (слева). Изменение направления движения требует изменения ориентации режущих поверхностей, поэтому инструментальная промышленность выпускает токарные инструменты в обоих вариантах исполнения. Чтобы определить, правый это резец или левый, положите на него правую ладонь пальцами к лезвию. Если большой палец справа от вершины, то он прав, а если нет, то слева.

Плоскости резания

Угловые параметры режущего токарного инструмента рассчитываются с помощью системы координатных плоскостей, среди которых базовыми являются главная, режущая и основная сечения. Их взаимный наклон формирует углы остроты режущей части и дает вращение в расчетных режимах. Таким образом определяются следующие углы: главный передний (γ), главный задний (α), конический угол (β), а также ряд других углов (см правый рисунок ниже).

Углы резца

Работа токарного инструмента в процессе резания определяется угловыми параметрами передней и задней поверхностей.

Следовательно, основными углами резца являются главный передний (γ) и главный задний (α). С увеличением первой снижаются энергозатраты на резание, улучшается съем стружки и снижается шероховатость. С другой стороны, с увеличением угла скоса толщина лезвия уменьшается, что приводит к ухудшению его прочностных свойств, увеличению выкрашивания и снижению скорости отвода тепла.

Основная цель заднего угла — уменьшить трение между режущей поверхностью и основным зазором. Помимо основных углов α и γ с точки зрения функциональности, при расчете определяют несколько углов, значения которых влияют на класс чистоты точения, процесс стружкообразования и другие технические характеристики.

Виды резцов для токарного станка и их назначение

При описании типов токарных инструментов обычно используют несколько классификационных функций. По конструкции он делится на два варианта: цельный и сборный. В первом случае все изделие выполнено в виде монолитного металлического стержня. А во втором в роли лезвия выступают съемные или напаянные твердосплавные пластины.

По технологическому назначению токарные инструменты делят на специальные, которыми обрабатывают различные профили и резьбы, и изделия общего назначения, которые применяют для наружного и внутреннего точения, отрезки и плоскостной обработки. Другой характеристикой токарного инструмента является конфигурация режущей части, которая зависит от режимов работы и вида токарных работ.

Для токарной обработки труднодоступных мест обычно применяют криволинейную фрезу, имеющую несколько разновидностей, различающихся длиной режущей части, формой изгиба, заточкой и назначением (курковые, изогнутые, реверсивные фрезы и др).

Еще одним вариантом классификации является деление токарного инструмента по принципу чистоты обработки. Здесь обычно выделяют два класса: черновой и отделочный. Первый предназначен для черновой обработки или деформирования, а второй — для чистовой обработки. Если чертежный инструмент, за редким исключением, вполне однотипен, то среди отделочных инструментов имеется ряд вариантов со своими названиями.

В качестве примера можно привести шпатель и радиусные фрезы с дугообразным лезвием, предназначение которых – точная чистовая токарная обработка. Еще один отдельный вид — алмазный инструмент, применяемый для токарной обработки сверхтвердых материалов. Токарный инструмент для чашек с круглой режущей поверхностью имеет уникальную конструкцию, которая может работать длительное время без повторной заточки.

Помимо общепринятой классификации существует множество наименований конкретного токарного инструмента, которые обычно отражают особенности его конструкции или технологии применения. К ним относится подпружиненный инструмент с волнообразным наконечником, который отскакивает при раскачивании твердых и неровных материалов.

Отдельной категорией режущих изделий для токарных станков являются строгальные фрезы. При токарных операциях с их применением подача выполняется на неподвижной детали. Припуск в этом случае не срезается, как при вращении, а удаляется строганием. В этой конфигурации токарный станок выполняет ту же функцию, что и строгальный или долбежный станок.

Проходные прямые, отогнутые и упорные

Наиболее распространенной токарной операцией является точение наружных частей цилиндрических заготовок. При этом используются три основных типа режущих инструментов, показанных на рисунке ниже.

Инструмент для резки давлением предназначен для токарной обработки длинных и нежестких изделий, так как конструкция способствует меньшему изгибу детали. Изогнутая фреза имеет лезвие, расположенное под углом к ​​держателю, поэтому ее можно использовать при продольной подаче. Все фрезы этого типа закреплены в резцедержателе так, что вершина находится напротив оси вращения станка.

Одним из вариантов прямого типа является пружинный резец, который имеет удлиненную и изогнутую режущую часть, пружинящую при обработке. Режущий инструмент является наиболее массивным и универсальным, поэтому его часто изготавливают неразборным из быстрорежущей инструментальной стали.

Подрезные резцы

Основное назначение этого инструмента — обрезка торцов и формирование выступов на вращающихся заготовках. Косые фрезы работают в обоих направлениях подачи и поэтому могут располагаться под разными углами. Конструктивно это чаще всего быстроходные фрезы сборного типа. На фото ниже — обрезка торца бронзовой заготовки.

Отрезные резцы

Этот тип токарного инструмента относится к группе канавочно-режущих инструментов. Отличается от проходного и подрезного специфической формой режущей части. На лезвии по бокам от основной рабочей кромки имеются две дополнительные, обеспечивающие нарезку боковых плоскостей паза. Кроме того, для уменьшения трения о боковые поверхности прорезаемого паза режущая часть имеет трапециевидную форму с сужением в сторону обоймы. Головка такого инструмента обычно имеет усиленную форму, часто загнутую вверх (так называемый петушиный резец).

Резку рекомендуется вести как можно ближе к патрону, при этом режущая кромка должна быть установлена ​​точно против оси вращения, а корпус инструмента должен быть строго перпендикулярен плоскости резания. Работы по резанию ведутся с меньшей скоростью, чем точение, а при резании стали и твердых металлов в зону обработки необходимо подавать СОЖ.

Резьбонарезные внутренние и внешние резцы

Если при токарной обработке требуется высокая точность соотношения оси резьбы и других плоскостей изделия, в этом случае рекомендуется использовать резьбонарезные фрезы. Технология нанесения резьбы режущим инструментом основана на точном соответствии геометрических параметров ее режущей части резьбовому профилю изделия. Независимо от типа резьбы в таких операциях подача обязательно должна быть синхронизирована со скоростью вращения шпинделя. Конструктивно режущий инструмент, применяемый для наружной резьбы, прямой, а для внутренней — изогнутый. На картинке ниже — внешняя резьба.

Расточные резцы

Инструмент этого типа предназначен для токарной обработки внутренних цилиндрических поверхностей для точного совмещения с осью вращения детали. При точении отверстия удаление стружки, отвод тепла и подача СОЖ затруднены, поэтому инструмент находится в более тяжелых условиях, чем при наружном точении. В результате такой поворот выполняется на меньших скоростях и малых глубинах. Существует два основных типа режущих буровых инструментов: упорные и сквозные.

Первые предназначен для тупиковых отверстий, а второй – для сквозных. Для сверления больших диаметров обычно используют резцедержатели различной конфигурации, в которые могут устанавливаться и сверла-резцы. На картинке ниже — скучно.

Сборный инструмент

 

Конструктивно токарные станки выпускаются в двух основных вариантах: цельнометаллическом и сборном. В первом случае все изделие делается из цельного металлического стержня, на конце которого затачивается лезвие. Во втором все металлическое, кроме лезвия, которое в таком изделии представляет собой режущую пластину, прикрепленную к концу головки инструмента.

Режущие пластины в этом типе токарного инструмента могут быть припаяны или закреплены механически. В первом случае она фиксируется пайкой или сваркой, а во втором — различными механическими приспособлениями, среди которых наиболее распространены резьбовые элементы, хомуты и эксцентрики. Припои и вставки для фрез изготавливаются из специальных режущих материалов, наиболее важными из которых являются инструментальная сталь, твердые сплавы и порошковые композиционные материалы.

Рекомендации по подбору резца

При выборе инструмента необходимо руководствоваться функциональным назначением резцов. Относительно материала, острых углов и других параметров необходимо учитывать твердость материала обрабатываемой заготовки. Также необходимо определить, что является наиболее приоритетным фактором при работе – качество, производительность, стойкость инструмента.

Рекомендуемый минимальный набор фрез состоит из:

• Проводимость, необходимая для обработки поверхности;
• Наружный нейтральный;
• Скучный.

Этого базового набора достаточно для большинства типовых операций, но, конечно, для более сложных работ нужен расширенный набор инструментов, в том числе фасонные и резьбовые фрезы. Для профессиональной работы в большом объеме доступным вариантом будет приобретение набора фрез со сменными вставками. Это позволит вам тратить меньше денег на покупку расходных материалов, так как они изнашиваются, заменяя только вставки, а не фрезы целиком.

Главные правила при выборе токарного резца по металлу

При выборе токарного инструмента необходимо в первую очередь четко понимать, для каких целей он будет применяться и в каких режимах будет использоваться. Кроме того, важным критерием является назначение производства, от которого зависят затраты. Инструмент, используемый для разовых токарных работ в мастерской, и используемый в серийном производстве, имеют разные эксплуатационные характеристики и, соответственно, имеют разную цену.

Но при прочих равных ключевым параметром все же остается долговечность фрезы, которая зависит от материала лезвия. Роторные фрезы с реверсивными пластинами во многих случаях обладают наилучшей производительностью, но если лезвие выходит из строя, его не затачивают, а заменяют. Металлический инструмент в этом плане более практичен, так как износ резца приводит только к повторной заточке. Кроме того, форму режущей кромки такого изделия можно задать по желанию.

Главные правила выбора инструмента

1. Заранее определитесь, зачем он нужен и в каких режимах вы планируете его использовать.
2. Учитывайте назначение производства — возможностей того, что хорошо для разового использования или нечастого использования в гараже или личной мастерской, вряд ли хватит для промышленности, с ее сериализацией.
3. Ориентируйтесь не на цену (слишком низкая стоимость должна вас даже отпугнуть), а на долговечность, как вы можете видеть в таблице токарных инструментов.
4. Обратите внимание на то, можно ли выпрямить лезвие — оно служит относительно дольше, но его нельзя перетачивать, а необходимо менять после первого притупления, в итоге вы используете больше.

   Читайте также: Съемник удаляет сломанные винты всех типов, популярные наборы

Основные углы токарных резцов по металлу и их назначение

Их точность должна быть обеспечена до одного-двух градусов. Для этого необходимо четко следить за соотношениями между взаимными наклонами уже рассмотренной троицы поверхностей.

Главный задний

Обозначается (α), его роль заключается в уменьшении трения в зоне механического взаимодействия, и он не должен быть «плавающим». Нужно понимать, что его расширение вызывает серьезное снижение прочности инструмента — в какой-то момент при чрезмерном усилии он может просто сломаться — и даже ухудшает фиксацию вала в держателе, что снижает общую безопасность работы. ; кроме того, он провоцирует появление удара и увеличивает частоту колебаний, увеличивает их амплитуду, а значит, ускоряет износ. Наоборот, его сужение увеличивает площадь контакта, в результате чего снижается точность технологической операции.

Главный передний

Он фиксируется на чертежах (γ) и определяет как геометрические параметры токарного инструмента, так и окончательные размеры детали, так как отвечает за уменьшение деформации удаляемых слоев. Если она узкая, материал снимается быстро, но точечно. Следовательно, при его расширении захваченное пространство становится больше, но сила удара ослабевает, что отрицательно сказывается на общей производительности. Также уменьшается толщина лезвия, что чревато ухудшением прочности и теплоотдачи, более частым выкрашиванием.

Он может быть даже отрицательным для инструментов, используемых при черновой обработке шлака; они востребованы, потому что воспринимают давление всей лицевой частью, а не только краем.

Резания

Обозначается (δ) и определяет легкость и глубину проникновения арматуры в толщу материала заготовки.

Равен сумме α и β (следующий в очереди). В подавляющем большинстве случаев она осуществляется в пределах 60-100 градусов.

Заострения

Его маркировка на чертежах (β) говорит о форме верха. Чем тупее (шире), тем прочнее лезвие при интенсивном использовании.

Основной угол в плане токарного резца

Записывается как (φ) и определяет как скорость выполнения технологической операции, так и физическую прочность инструмента, которая тем выше, чем он уже. Но он не должен быть слишком маленьким, так как это чревато возникновением вибраций из-за избыточных радиальных усилий.

Расположен между проекцией кромки и вектором подачи заготовки.

Вторичный в плане

Обозначается (φ1) и оказывает существенное влияние на чистоту детали: чем она шире, тем большую шероховатость имеет заготовка; но помните, что с уменьшением значения увеличивается нагрев.

Задний вспомогательный

Он имеет маркировку (α1) и способствует устранению трения в месте контакта лезвия с деталью, предотвращая повышение температуры в этой области и тем самым защищая ее от преждевременного износа. С увеличением прочность устройства снижается, а если она выходит за рекомендуемые пределы, это провоцирует его поломку.

Вершина между кромкой резца и задней вспомогательной поверхностью

Уже из подзаголовка понятно, в какой точке пересечения он измеряется. И чем она острее, тем лучше снимается материал, но тем быстрее нагревается зона контакта, и тем хуже стойкость к механическим повреждениям, а значит, меньше срок службы.

Наклона

Обозначается (λ), может быть положительным, нулевым или отрицательным. От показателя зависит, в каком направлении пойдет металлическая стружка (деревянная, пластиковая) при выполнении технологической операции.

Например, если λ < 0, т е минус, отходы падают в том же направлении, что и движение.

Когда требуется заточка резца

Необходимость заточки резцов для токарного станка возникает в двух ситуациях: при изготовлении нового инструмента и при износе в процессе эксплуатации. Нельзя работать изношенным или неправильно заточенным режущим инструментом, так как это приводит к резкой потере точности токарной обработки и снижению качества поверхности детали. Другими последствиями проблем с заточкой являются вибрация и чрезмерный нагрев.

Правила выполнения заточки

Цель заточки токарных резцов — доведение поверхностей до заданных геометрических свойств и придание правильной остроты режущим кромкам. Для правильной заточки токарного инструмента необходимо соблюдать технологию заточки и использовать шлифовальные круги, подходящие к материалу изделия. Немаловажно и то, что болгарка оснащена регулируемым упором для руки, позволяющим фиксировать затачиваемый инструмент под нужными углами. Порядок заточки токарного инструмента следующий: сначала показывают углы обеих задних поверхностей, а после их проверки и измерения затачивают передний. Последней операцией завершают срезы всех поверхностей в местах, где они примыкают к режущей кромке лезвия.

Применяемые инструменты

На станке для заточки токарных резцов необходимо установить два шлифовальных круга с разными абразивами: из электрокорунда и зеленого карбида кремния. Первый предназначен для шлифовальных работ по инструментальной стали, а второй круг используется для шлифования твердосплавных материалов. Притирка и доводка, то есть доводка, производится на отдельном шлифовально-шлифовальном станке с минимальным биением и высокой скоростью. Здесь в качестве шлифовального инструмента выступают эльборовые или алмазные шлифовальные круги.

Геометрия

Все важнейшие показатели и технические характеристики фрезы определяются величиной углов. Помимо самых главных, есть углы вверху, а также скосы на режущей кромке.

Основные углы режущего инструмента

При заточке самое главное обеспечить точные параметры углов. Ориентация краев соответствует трем стандартным плоскостям: задней, передней и дополнительной.

Главный задний

Увеличение параметров основного заднего угла значительно снижает прочность и означает ненадежную фиксацию инструмента на резцедержателе. Увеличение параметров этого угла также изменяет показатели вибрации, их частоту и амплитуду, ускоряет износ инструмента.

Если параметры уменьшить, это приведет к увеличению площади взаимодействия режущей кромки с поверхностью обрабатываемой заготовки.

Главный передний

Это основной угол, определяющий качественные показатели съемной поверхности. Увеличение параметров приводит к увеличению количества изменений в верхнем слое.

Если параметры в углу незначительные, это обеспечивает более легкое снятие верхнего слоя металла с обрабатываемой поверхности.

Угол резания

Угол резания должен быть в пределах 60–100° и располагаться между передней частью фрезы и самой плоскостью резания.

Угол заострения

Этот угол расположен между основными поверхностями сзади и спереди. Параметры указывают уровень резкости вершины.

Основной в плане

Параметры этого угла также характеризуют характеристики токарного инструмента. Измеряется между направлением продольной подачи и проекцией главного сдвига на плоскость.

Вторичный в плане

Угол второстепенный в плане образован проекцией меньшей кромки на поверхность с тем же направлением продольной подачи.

Задний вспомогательный

Этот угол необходим для уменьшения трения между задней поверхностью фрезы и самой заготовкой. В результате снижается тепловыделение и износ инструмента. Если угол слишком большой, фреза может ослабнуть и сломаться.

Вершина между задней вспомогательной поверхностью и кромкой режущего инструмента

Измеряется между проекцией вспомогательной поверхности и самой режущей кромкой. Чем больше этот параметр, тем мощнее фактический резец. Производительность рассеивания тепла также улучшена.

Угол наклона режущей части

Определяет направление, в котором части падают во время рабочего процесса. Эти показатели могут быть положительными, отрицательными или нулевыми.

Классификация резцов

Есть несколько характеристик для классификации резцов. Прежде всего, это конструктивные особенности:

• Монолитная конструкция — единая головка и держатель.
• Сборная конструкция — паяная головка из твердой стали.
• Слой с механическим креплением. Эти типы токарных резцов оснащены металлокерамическими вставками, которые крепятся на болтах.
• Регулируемые фрезы.

В зависимости от назначения фрезы делятся на черновые и чистовые, соответственно для снятия большей или меньшей толщины металла при повышенных или пониженных оборотах. Инструмент также делится на правое и левое направление подачи.

В основном виды фрез для токарного станка определяются их функциональным назначением и делятся на:

• резать;
• обзоры;
• рифленый;
• скучный;
• фигурные и резьбовые.

В зависимости от расположения режущей кромки по отношению к державке инструмент делят на прямой, изогнутый и вогнутый. У прямых форма режущей кромки прямая, у изогнутых она имеет криволинейную форму, а у начерченных ширина меньше, чем у стержня.

Плоскости обработки

Различают следующие виды:

• главная — идет параллельно вектору подачи, будь она продольной или поперечной;
• режущий — образован лезвием (прямой) и площадью, на которую он воздействует (тангенциальный).

Кроме того, есть пара секущих – основная и дополнительная. Направление первого — через свободную точку острия перпендикулярно выступу, второе создается аналогично и тоже под прямым углом, только через вспомогательное ребро.

Все полученные значения следует фиксировать, сохраняя тем самым техническую документацию, которая при необходимости поможет рассчитать точность, скорость, качество съема материала и примерный срок службы инструмента с учетом интенсивности его работы.

Измерение углов заточки токарного резца

Для максимальной точности результата необходимо выполнять его только на специализированном ручном оборудовании. Он состоит из следующих частей:

• основа – к ней крепятся все остальные элементы;
• съемный шаблон штатива, который регулируется в удобное положение;
• градуированная шкала, позволяющая считывать показания;
• стопорный винт, позволяющий отметить и сохранить направление изменения значений.

Алгоритм фиксации результатов следующий:

• поместите инструмент
• применить кромку;
• посмотрите, сколько он показывает — найденное число и будет фактическим градусом.

Метод прост в реализации и достаточно точен. Кстати, учитывая возможные различия в геометрии токарных инструментов, рекомендуется определять углы в плане с помощью оборудования, оснащенного нониусом.